DISSERTAÇÃO_Substituição parcial de farelo de soja por ureia de liberação lenta para vacas leiteiras

Texto

(1)Vítor Augusto Silveira. Substituição parcial de farelo de soja por ureia de liberação lenta para vacas leiteiras. Lavras – MG 2013.

(2) VÍTOR AUGUSTO SILVEIRA. SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE FARELO DE SOJA POR UREIA DE LIBERAÇÃO LENTA PARA VACAS LEITEIRAS. Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de PósGraduação em Ciências Veterinárias, área de concentração Ciências Veterinárias, para a obtenção do título de Mestre.. Orientador Prof. Marcos Neves Pereira. LAVRAS - MG 2013.

(3) Ficha Catalográfica Elaborada pela Coordenadoria de Produtos e Serviços da Biblioteca Universitária da UFLA. Silveira, Vitor Augusto. Substituição parcial de farelo de soja por ureia de liberação lenta para vacas leiteiras / Vitor Augusto Silveira. – Lavras : UFLA, 2013. 90 p. : il. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Lavras, 2013. Orientador: Marcos Neves Pereira. Bibliografia. 1. Nitrogênio não proteico. 2. OptigenII. 3. Ureia encapsulada. 4. Gado leiteiro. I. Universidade Federal de Lavras. II. Título. CDD – 636.208557.

(4) VÍTOR AUGUSTO SILVEIRA. SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE FARELO DE SOJA POR UREIA DE LIBERAÇÃO LENTA PARA VACAS LEITEIRAS. Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de PósGraduação em Ciências Veterinárias, área de concentração em Ciências Veterinárias, para a obtenção do título de Mestre.. APROVADA em 17 de maio de 2013 Dr. Gustavo Augusto Andrade. IFSULDEMINAS/ Machado. Dr. José Camisão de Souza. UFLA. Dra. Renata Apocalypse Nogueira Pereira. EPAMIG. Dr. Marcos Neves Pereira Orientador LAVRAS - MG 2013.

(5) Ao meu pai, José Ananias, principalmente por ter adquirido dele essa vontade pela atividade e o amor ao que faço. À minha mãe, Maria Madalena, pelos conselhos, atenção e constante apoio. A minha irmã, Bianca, pelo companheirismo. Aos meus avós, José Augusto Silveira Neto (Fiote) e Maria Zilda Queiroz que, mesmo não estando presentes, tenho certeza de que sempre iluminaram meus passos.. DEDICO.

(6) AGRADECIMENTOS. Ao senhor Deus todo poderoso, pela iluminação nesta caminhada.. A todos os meus familiares, principalmente meus pais, pela educação e exemplo de vida.. Ao professor e orientador Marcos Neves Pereira, pela intensa paciência e contribuição, com seus ensinamentos, exemplo de amizade e profissionalismo. Ao professor Rodrigo Almeida, pela colaboração e suporte a este experimento.. Aos membros da banca, Gustavo, José Camisão e Renata, que, sem dúvida, foram essenciais na minha formação.. Aos companheiros de trabalho, Alexandre, Paulão, Karina, Rafael e Bruno. À grande amizade e companheirismo da Naina, sem dúvida uma verdadeira irmã durante todos esses anos de convívio e pela intensa contribuição a este projeto.. Ao Grupo do Leite, Fazenda São Francisco e FAEPE, uma escola para mim, onde conquistei grandes amigos e conhecimentos que levarei por toda a vida.. Aos moradores da República Labirinto, pela amizade e companheirismo. Principalmente ao Lucas e ao Tiel, pela sincera amizade desde criança e pelo convívio durante todos esses anos..

(7) À Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig), pela concessão da bolsa de estudos durante a graduação e à CAPES, durante o período de pós-graduação.. À empresa Alltech, que proporcionou a condução deste experimento, principalmente a Winston, Flavia, Emanuelle e Andrea que, além de excelentes profissionais, são pessoas pelas quais tenho muita admiração e, de certa forma, me ajudaram muito no sucesso deste trabalho.. Às Fazendas Rhoelandt e Frank’Anna, que abriram as portas para nós, possibilitando a condução deste experimento.. A todos que contribuíram, direta e indiretamente, para a realização deste sonho.. MUITO OBRIGADO!.

(8) SUMÁRIO 1.. INTRODUÇÃO...................................................................................13. 2.. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................16. 2.1. Nutrição proteica em vacas leiteiras .................................................16. 2.2 Modelos nutricionais para balanceamento de proteína em vacas leiteiras ....................................................................................................18 2.3. Metabolismo proteico em ruminantes...............................................21. 2.3.1. Ureia como fonte de NNP e seu metabolismo...................................21. 2.3.2. A reciclagem de N em vacas leiteiras ...............................................25. 2.3.3. Concentrações de amônia para a maximização da síntese de. proteína microbiana.........................................................................................27 2.3.4. Proteína degradável e carboidratos na síntese de microbiana ............30. 2.3.5. Eficiência na utilização de nitrogênio em vacas leiteiras...................34. 2.3.6 Avaliação do nitrogênio ureico no leite como diagnóstico ao uso de proteína........... ................................................................................................37 2.3.7. Mecanismo de depressão de consumo causado por fontes de NNP ...42. 2.3.8 Balanceamento por proteína degradável no rúmen e respostas ao uso de ureia...... .....................................................................................................52 2.4. Ureia de liberação lenta no rúmen para vacas leiteiras ......................55. 2.5. Proteína e reprodução ......................................................................65. 2.6. Estudos realizados em rebanhos comerciais......................................68. 3.. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................70. 4.. RESULTADOS E DISCUSSÃO .........................................................78. 5.. CONCLUSÃO ....................................................................................87. 6.. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................88.

(9) LISTA DE FIGURAS. Figura 1. Regulação do consumo, segundo a Teoria da Oxidação Hepática. Fonte: adaptado de Allen et al. (2009)..............................................47 Figura 2: Mecanismo proposto para controle da ingestão pela oxidação hepática. NTS = núcleo do trato solitário. AMPK = proteína quinase ativada pela adenosina-5’-monofosfato. Fonte: adaptado de Allen et al. (2009). ..................49.

(10) LISTA DE TABELAS. Tabela 1: Composição da dieta basal em ingredientes (% da MS). Experimento 2 ........................................................................................................75 Tabela 2: Composição das pré-misturas nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 2..................................................................................76 Tabela 3: Composição da dieta oferecida e da sobra alimentar nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 1...................................................78 Tabela 4: Composição da dieta oferecida e da sobra alimentar nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 2...................................................80 Tabela 5: Produção, composição do leite, relação entre alantoína e creatinina na urina e descrição dos animais nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 1..................................................................................83 Tabela 6: Produção, composição do leite, relação entre alantoína e creatinina na urina e descrição dos animais nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 2..................................................................................84 Tabela 7: Consumo e eficiência leiteira do grupo de vacas nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 1...................................................86 Tabela 8: Consumo e eficiência leiteira do grupo de vacas nos tratamentos Optigen e Controle. Experimento 2...................................................86.

(11) RESUMO. Dois experimentos foram conduzidos para se avaliar a substituição parcial de farelo de soja por ureia de liberação lenta (OptigenII. Alltech do Brasil, Curitiba, PR). Na dieta Controle, 1 kg de farelo de soja foi substituído por mistura isonitrogenada que continha 160 g de OptigenII + 2,5 kg de silagem de milho, no Exp.1 ou 150 g de OptigenII + 850 g de milho moído fino, no Exp.2. No Exp.1, 61 vacas Holandesas foram blocadas e alocadas em um tratamento, por 21 dias e as medidas da mesma variável, no final da padronização, utilizadas como covariável. No Exp.2, 97 vacas foram alocadas em uma sequência dos dois tratamentos, por 21 dias, em delineamento de reversão simples. A resposta aos tratamentos foi avaliada do dia 17 ao dia 21. Em ambos os experimentos, não houve diferenças entre os tratamentos na composição, em nutrientes, da dieta oferecida e das sobras, nas sobras como % do oferecido, no peso vivo e no escore de condição corporal dos animais. A produção diária de leite foi de 38,4 kg/dia, no Controle; de 38,9 kg/dia no Optigen (P=0,62), no Exp.1 e de 27,0 kg/dia e 27,2 kg/dia, no Exp.2 (P=0,64). A ureia encapsulada reduziu a porcentagem de gordura no leite no Exp.2 (P=0,04). O OptigenII aumentou o nitrogênio ureico no leite, de 16,3 para 17,3 mg/dL, no Exp.1 (P<0,01) e as relações entre o leite produzido e o alimento consumido (P=0,08) e entre a alantoína e a creatinina urinárias (P=0,03), no Exp.2. A substituição parcial de farelo de soja por OptigenII não induziu queda no desempenho. Palavra-chave: nitrogênio não proteico, OptigenII, ureia encapsulada..

(12) ABSTRACT. Partial replacement of soybean meal by slow release urea for dairy cows. Two experiments evaluated the partial replacement of soybean meal by encapsulated urea (OptigenII, Alltech do Brasil, Curitiba, Brazil). From a Control diet, 1kg of soybean meal was replaced by an isonitrogenous mixture containing 160g of OptigenII + 2.5kg of corn silage in Exp.1, or 150g of OptigenII + 850g of finely ground corn in Exp.2. In Exp.1, 61 Holstein cows were blocked and allocated to a treatment for 21 days, and measures of the same variable at the end of the standardization period were used as covariate. In Exp.2, 97 cows were allocated to a sequence of two treatments for 21 days, in a simple reversal (crossover) design. Response to treatments was evaluated from day 17 to 21. In both experiments, the nutrient composition of the offered diet and orts, orts as a % of the offered, body weight, and body condition score of the animals did not differ across treatments. Daily milk yield was 38.4kg/dia for Control and 38.9 for Optigen in Exp.1 (P=0.62), and 27.0kg/dia and 27.2 in Exp.2 (P=0.64), respectively. Encapsulated urea decreased milk fat content in Exp.2 (P=0.04). OptigenII increased milk urea nitrogen from 16.3 to 17.3mg/dL in Exp.1 (P<0.01) and the ratios of milk produced to feed consumed (P=0.08) and allantoin to creatinine in urine (P=0.03) in Exp.2. Replacing soybean meal with OptigenII did not induce lower performance. Keywords: non-protein nitrogen, OptigenII, encapsulated urea..

(13) 1. INTRODUÇÃO. A forma de utilizar alimentos ricos em proteína na dieta pode determinar o desempenho animal, a eficiência reprodutiva, o impacto ambiental e a eficiência financeira da atividade leiteira. O alto custo de fontes de proteína verdadeira viabiliza sua substituição parcial por concentrados ricos em nitrogênio não proteico (NNP), como a ureia. Como o teor de nitrogênio (N) em ureia é mais alto que o teor em concentrados proteicos, a substituição isonitrogenada de proteína verdadeira por NNP cria espaço na formulação, possibilitando maior inclusão dietética de subprodutos fibrosos, concentrados energéticos ou forragens. A substituição de proteína verdadeira por NNP também explora a capacidade dos ruminantes de sintetizar proteína microbiana de alta qualidade a partir de ureia (VIRTANEN, 1966), sendo eficiente, biologicamente. Entretanto, a hidrólise da ureia à amônia no rúmen pode ocorrer a uma taxa superior à capacidade de utilização de amônia para síntese de proteína microbiana, resultando em acúmulo intrarruminal de N amoniacal e perda de N para o sangue e o meio ambiente (LAPIERRE; LOBLEY, 2001). Em dietas baseadas em silagem de milho e farelo de soja, apenas cerca de 26% do N ingerido foram secretados como N no leite (SANTOS et al., 2011), e perdas urinárias e fecais de N superiores a 70% do ingerido são observáveis em vacas leiteiras (TAMMINGA, 1992). Além dos possíveis impactos negativos sobre o ambiente (ARRIAGA et al., 2009; SMITH; FROST, 2000), o aumento excessivo de N amoniacal e ureico no sangue pode reduzir a eficiência reprodutiva de 13.

(14) vacas leiteiras (BUTLER, 1998; BUTLER et al., 2004) e aumentar a proporção de NNP na proteína do leite (BRODERICK; REYNAL, 2009). Alimentos contendo ureia de liberação lenta no rúmen podem propiciar o uso de NNP em dietas para vacas leiteiras, sem a indesejável perda acentuada de N amoniacal do rúmen para o sangue e melhor eficiência da utilização de N pelas bactérias ruminais. Uma opção de ureia de liberação lenta é o OptigenII, no qual a ureia é fisicamente encapsulada por ceras vegetais. Trabalhos in vitro sugerem que houve tendência de aumento na síntese microbiana quando OptigenII substituiu ureia (HARRISON; TRICARICO; DAWSON, 2006). Santos et al. (2011) observaram tendência de aumento na eficiência leiteira, mensurada pela relação entre a produção de leite e o consumo de matéria seca, quando farelo de soja foi substituído por uma mistura isoproteica de OptigenII e polpa cítrica. Souza et al. (2010) também avaliaram a substituição parcial de farelo de soja por OptigenII mais subproduto fibroso, neste caso a casquinha de soja, e não detectaram diferença significativa na produção de leite e em seus componentes. Inostroza et al. (2010) observaram que houve aumento na produção de leite por vaca em rebanhos leiteiros que substituíram farelo de soja por OptigenII e silagem de milho, majoritariamente. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a resposta de vacas leiteiras à substituição parcial de farelo de soja por OptigenII. Duas estratégias alimentares foram avaliadas. No Experimento I, o farelo de soja foi substituído por uma mistura isoproteica de OptigenII e. 14.

(15) silagem de milho. No Experimento II, a substituição foi por OptigenII e milho maduro finamente moído.. 15.

(16) 2. REVISÃO DE LITERATURA. 2.1 Nutrição proteica em vacas leiteiras. As fontes proteicas, geralmente, representam alto custo na nutrição de vacas leiteiras e, muitas vezes, essas fontes são indispensáveis. Elas fornecem os aminoácidos necessários para a mantença de funções vitais, como reprodução, crescimento e lactação. Monogástricos ou não ruminantes precisam de aminoácidos préformados presentes nas dietas, para suprir suas exigências proteicas. Por outro lado, ruminantes, diferentemente de monogástricos, têm a capacidade de transformar produtos de baixo valor nutricional, tais como fontes de NNP, em proteína microbiana de alto valor biológico (VIRTANEN, 1966). Essa particularidade está associada à presença de microrganismos ruminais que são capazes de utilizar o N disponível e sintetizar os aminoácidos requeridos pelo animal. As proteínas são compostas de uma ou grandes cadeias de aminoácidos, podendo ser sequenciada de vinte ou mais aminoácidos diferentes encontrados nas proteínas, que são determinados pelo código genético. Esta sequência de aminoácidos determina a estrutura e a função de cada proteína presente no corpo do animal. Alguns aminoácidos são essenciais, os quais devem estar presentes na dieta e outros, não essenciais, os quais podem ser sintetizados pelas bactérias ruminais ou pelo próprio animal. De outra. 16.

(17) forma, quando o N não está presente na estrutura da proteína, como, por exemplo, N na forma de amônia e ureia, chamam-se estas fontes de NNP. O NNP não é muito utilizado como valor nutritivo para não ruminantes, porém, em ruminantes podem ser uma fonte de N disponível para as bactérias sintetizarem os aminoácidos e as proteínas necessárias para alcançar o requerimento proteico de vacas leiteiras. O NNP é composto por N presente em estruturas de pequeno peso molecular, como DNA, RNA, amidas, aminas, amônia, aminoácidos livres e pequenos peptídeos. Por outro lado, a proteína verdadeira ingerida representa uma fonte de N oriunda de aminoácidos e peptídeos. Em 1883, o químico J.C Kjeldhal desenvolveu um método para quantificar o nitrogênio presente nos alimentos, no qual o teor de proteína bruta (PB) de cada alimento equivale ao seu teor de N, multiplicado pela constante 6,25, com exceção das proteínas em leite e trigo, cujas constantes são 6,38 e 5,70, respectivamente (IPHARRAGUERRE; CLARK, 2005). A constante para cálculo da PB se baseia na premissa de que a proteína nos alimentos contém, em média, 16% de N (100/16 = 6,25). Laboratorialmente, o teor de NNP nos alimentos pode ser mensurado pelo N remanescente em solução, após precipitação da proteína verdadeira com ácido tricloroacético ou tungstênio (LICITRA; HERNANDEZ;. SOEST,. 1996).. Alimentos. como. gramíneas. e. leguminosas contêm uma proporção maior e mais variável da PB como NNP. As forragens frescas têm cerca de 10% a 15% da PB como NNP; em forragens ensiladas, este valor varia de 30% a 65% da PB e, em fenos,. 17.

(18) é de 15% a 25% (GARCIA et al., 1989; GRUM; SHOCKEY; WESS, 1991; SOEST, 1994). O NNP contido em forragens frescas é composto, principalmente, por peptídeos, aminoácidos livres e nitratos, e, em forragens fermentadas, é majoritariamente presente como aminoácidos livres, amônia e aminas (SOEST, 1994). A proteólise ocorrida durante o processo de ensilagem e fenação é responsável pelo aumento na proporção da PB como NNP (GARCIA et al., 1989). A partir disso, obter agilidade no processo de ensilagem ou fenação garante uma silagem ou feno de melhor qualidade, devido a uma redução na proporção da PB de NNP. Já em concentrados, o NNP representa cerca de 12% ou menos da PB (LICITRA; HERNANDEZ; SOEST, 1996). 2.2 Modelos nutricionais para balanceamento de proteína em vacas leiteiras. Vacas leiteiras de alta produção requerem consumo de nutrientes para atender às demandas metabólicas da gestação, do ganho de peso, da mantença e da lactação acima daquele necessário para manter a perpetuação da espécie. Já as vacas modernas têm excreção de energia pela glândula mamária de três a quatro vezes maior que a exigência energética de mantença. Paralelamente à exigência energética, a exigência proteica também passou a ser tratada de forma mais complexa e novos conceitos na utilização de N passaram a ser discutidos, como a maximização da eficiência de utilização do N dietético (BACH; CALSAMIGLIA; STERN, 2005; LAPIERRE; LOBLEY, 2001).. 18.

(19) No passado (NATIONAL RESEARCH COUNCIL - NRC, 1976), a unidade adotada para definir a exigência proteica em dietas para vacas leiteiras era a PB, em vez da consideração simultânea da fração da PB em forma degradável e não degradável no rúmen (NRC, 1989). Mais recentemente, modelos nutricionais incorporaram o conceito de proteína e aminoácidos metabolizáveis aos sistemas de balanceamento proteico (FOX; TEDESCHI; TYLUTKI, 2004; NRC, 2001; TYLUTKI; FOX; MCMAHON, 2004). Os modelos nutricionais para balanceamento proteico para vacas leiteiras evoluíram a partir do conceito de PB para sistemas que fracionam o teor de N nas dietas (AGRICULTURAL AND FOOD RESEARCH COUNCIL - AFRC, 1992; NRC, 2001; TYLUTKI; FOX; MCMAHON, 2004). Nestes sistemas, a proteína dietética é dividida em proteína degradada no rúmen (PDR) e proteína não degradada no rúmen (PNDR). A PDR é composta de NNP e proteína verdadeira e a PNDR, por proteína que escapa da degradação ruminal. O suprimento de quantidades adequadas de PDR e PNDR é necessário para suprir a demanda de N para a síntese de proteína microbiana e para suprir a exigência do animal de proteína metabolizável (PM). PM é o termo adotado pelo NRC (2001) para definir a proteína digerida e absorvida no intestino, tendo origem na PNDR oriunda dos alimentos, na proteína microbiana e na proteína endógena que chega ao intestino. A partir desses conceitos, o valor nutricional da PB de cada alimento é definido pela degradabilidade do N no rúmen, pela digestibilidade pós-ruminal da PNDR e pelo perfil de aminoácidos essenciais na PM oriunda de fonte proteicas (NRC, 2001). 19.

(20) Além disso, os modelos nutricionais consideram que a PB nos alimentos é dividida em frações variando na taxa fracional de degradação ruminal do N (FOX; TEDESCHI; TYLUTKI, 2004; NRC, 2001; TYLUTKI; FOX; MCMAHON, 2004). O desaparecimento ruminal destas frações da proteína é o resultado de duas atividades simultâneas: a primeira, por degradação por microrganismos ruminais a uma determinada taxa fracional de degradação (Kd) ou a segunda, que é determinada pela passagem com a fase fluida do rúmen para o omasoabomaso a uma taxa fracional de passagem (Kp). A partir desse conceito, definiu-se que a proporção de cada fração proteica degrada no rúmen é dada pela equação Kd/( Kd + Kp). Atualmente, diversos modelos estão disponíveis e são utilizados no balanceamento de dietas para vacas leiteiras, sendo o NRC e o CNCPS os mais utilizados. A PB no modelo do NRC (2001) é dividida em frações A, B e C, enquanto o modelo de Cornell (CNCPS) divide a PB em cinco frações: A, B1, B2, B3 e C (FOX; TEDESCHI; TYLUTKI, 2004; TYLUTKI; FOX; MCMAHON, 2004). Os modelos assumem que a fração A é degradada no rúmen a um Kd muito alto (100-200%/h), como no CNCPS, ou com valor tendendo a infinito, como no NRC (2001). Fontes de NNP se enquadram nessa categoria, pois a degradação no rúmen é muito alta, ou seja, a PB dessas fontes é representada, quase que na sua totalidade, pela fração A. A fração B do NRC (2001) corresponde à PB lentamente degradada no rúmen a Kd entre 1,4 e 29,2%/h. Já no CNCPS, a fração B1 representa a proteína verdadeira solúvel, degradada a Kd de 45%/h; a fração B2 representa a proteína solúvel em detergente neutro, degradada a Kd de 5 a 20.

(21) 12%/h e a fração B3 representa a proteína insolúvel em detergente neutro, mas solúvel em detergente ácido, degradada a um Kd de 1 a 15%/h. Em ambos os modelos, a fração C corresponde à porção da proteína indigestível, ou seja, a taxa de degradação ruminal sendo igual a zero (Kd=0). Pelo modelo do NRC (2001), a fração da PB em cada alimento não degradada no rúmen (B [Kd / (Kd + Kp)] + C) é assumida como tendo valores fixos de digestibilidade intestinal variando de 50% a 100%. O CNCPS utiliza metodologia diferente. Por este modelo, a digestibilidade intestinal da proporção de cada fração proteica passando pelo rúmen é assumida como 80% para a fração B3, 100% para as frações A, B1 e B2, e 0% para a fração A (SNIFFEN; O'CONNOR; SOEST, 1992). Fontes de NNP praticamente não contribuem para o fluxo de N para o intestino, devido ao alto Kd, servindo apenas para atender à demanda por N pelos microrganismos presentes no rúmen. De acordo com uma revisão feita por Pacheco et al. (2012), todos os modelos atualmente utilizados por nutricionistas de várias partes do mundo são capazes de balancear corretamente os requerimentos proteicos para vacas leiteiras em campo. Estes mesmos autores ainda concluíram que estes modelos são úteis e indispensáveis quando o objetivo principal é a maximização da eficiência de utilização de N para vacas leiteiras, independente do sistema de produção. 2.3 Metabolismo proteico em ruminantes 2.3.1. Ureia como fonte de NNP e seu metabolismo. 21.

(22) A ureia é a fonte de NNP mais utilizada nas dietas de vacas leiteiras e seu uso como ingrediente para ruminantes não é recente. Virtanen (1966) demonstrou a possibilidade de utilização de dietas para vacas leiteiras exclusivamente com fontes de NNP. Esse autor, por alguns anos, alimentou vacas leiteiras, alcançando produções máximas de 4.325 kg, em 305 dias, com dietas contendo sais de amônio e ureia, isentas de fontes de proteína verdadeira. A ureia apresenta teor médio de N variando de 42% a 46,7%, equivalente a 262% a 292% de PB, sendo formada, na sua totalidade, por NNP. A ureia tem características específicas, como: é deficiente em todos os minerais, não tem valor energético próprio, é extremamente solúvel em água e no rúmen, sendo rapidamente degradada a amônia. A sua rápida liberação de amônia no rúmen é o grande limitante da utilização da ureia para ruminantes, por exceder a capacidade dos microrganismos ruminais em utilizar o N liberado para crescimento microbiano (RUSSELL et al., 1992), o que compromete a eficiência de utilização do N dietético. A ureia que chega ao rúmen é rapidamente hidrolisada por ureases microbianas, ocasionando a sua rápida liberação de amônia (NH3) (HRISTOV; BRODERICK, 1994). Essas ureases microbianas presentes no fluido ruminal são oriundas de bactérias anaeróbicas facultativas em menor número e presentes na parede ruminal (WALLACE et al., 1979), e bactérias estritamente anaeróbicas, presentes em maior número no rúmen (HOBSON; WALLACE, 1982). Ambos os grupos conferem atividade urealítica ao fluido, porém, as bactérias presentes na parede ruminal apresentam maior atividade de urease e estão mais relacionadas à hidrólise da ureia que flui do sangue para o rúmen (WALLACE et al., 22.

(23) 1979). Por outro lado, as bactérias estritamente anaeróbicas apresentam menor atividade de urease atuando sobre a ureia de origem dietética e a ureia oriunda via saliva. A atividade desta urease é controlada por concentrações de amônia e ureia presentes no fluido. Altas concentrações de amônia podem deprimir a atividade da urease (WALLACE et al., 1979); já a presença da ureia induz a atividade desta enzima (CZERKAWSKI; BRECKENRIDGE, 1982). Além de a amônia ser oriunda da hidrólise da ureia dietética, sanguínea e salivar, ela também pode ser gerada por desaminação de AAs no interior das células microbianas (WALLACE, 1996). Algumas bactérias não apresentam mecanismos de transporte de AAs do citoplasma para o meio extracelular e os AAs absorvidos em excesso devem ser excretados do citoplasma como amônia (TAMMINGA, 1979), sendo este o principal mecanismo, visto que de 70% a 80% do N bacteriano. passam. pelo. pool. de. amônia. ruminal. (HRISTOV;. BRODERICK, 1994). Owens e Bergen (1983) relataram que de 50% a 80% do N microbiano podem ser derivados de NH3 ruminal, sendo apenas 20% oriundos de AAs pré-formados. A amônia liberada é utilizada como fonte para a síntese de proteína microbiana, mas uma porção que não é incorporada à proteína microbiana é absorvida pelo epitélio ruminal, podendo ser por difusão simples, na sua forma não protonada (NH3), a pH acima de 6,0 ou na forma protonada (NH4+), em pH abaixo de 5,5, via canais de potássio, chegando ao fígado pela veia porta (REYNOLDS, 1995).. 23.

(24) A amônia absorvida no rúmen, e que chega ao fígado pela veia porta, é convertida em ureia pela ureagênese hepática e pode ser reciclada para todo o trato digestivo (LAPIERRE; LOBLEY, 2001). A amônia também pode ser assimilada para a síntese de glutamina a partir de glutamato, pela enzima glutamina sintetase, juntamente com gasto de ATP. Esse mecanismo é importante para bactérias, visto que glutamato é o composto central no metabolismo de N em bactérias. Outro possível destino da amônia é sua eliminação pelos rins e excreção via urina, como ureia (REYNOLDS, 1995). A ureagênese inicia-se dentro da célula mitocondrial hepática, passando por duas reações. O dióxido de carbono condensa com a amônia, formando o carbamoil fosfato e, nesta reação, são gastos 2 moles de ATPs. Posteriormente, o carbamoil fosfato se liga à ornitina, originando a molécula de citrulina. A citrulina, juntamente com o aspartato e na presença de 1 mol de ATP, forma o arginosuccinato, o qual é quebrado e dá origem a duas moléculas, arginina e fumarato. Na presença de H2O, a arginina forma ureia e ornitina, que retorna ao ciclo e o fumarato será utilizado no ciclo de Krebs. A utilização do fumarato gera 2 moles de ATPs, ou seja, o saldo para a conversão da amônia a ureia gera um déficit energético de 1 mol de ATP. Em bovinos e ovinos, cerca de 33% do N-ureico hepático são eliminados pelos rins, enquanto cerca de 67% são reciclados para o trato digestivo pela ureagênese hepática (LAPIERRE; LOBLEY, 2001). Dessa reciclagem, 40% são retornados ao ciclo de ureagênese, ou seja, reciclados novamente, 10% são excretados nas fezes e 50% são utilizados em processos anabólicos, principalmente na síntese de aminoácidos. 24.

(25) 2.3.2. A reciclagem de N em vacas leiteiras. A reciclagem de N para o trato gastrintestinal pode contribuir de forma constante para o suprimento de N amoniacal para as bactérias do rúmen (REYNODS; KRISTENSEN, 2008). O fluxo de N oriundo da reciclagem pode aumentar de 50% a 60%, para o trato gastrintestinal, em vacas leiteiras e de 43% para 85%, em ovinos, sendo diretamente influenciado por quantidades de matéria orgânica digestível (MOD). O processo constante de reciclagem de N no metabolismo de ruminantes permite que concentrações de amônia ruminal não sejam limitantes para o crescimento bacteriano, e que um melhor sincronismo com outros nutrientes, como, por exemplo, fontes de carboidratos, possa ocorrer para a síntese de proteína microbiana (LAPIERRE; LOBLEY, 2001). Em 315 mensurações obtidas em bovinos lactantes, observou-se aumento na absorção de amônia em resposta a aumento da ingestão de N (FIRKINS; REYNODS, 2005). Os fatores dietéticos, como a quantidade e o tipo de carboidratos, afetam a quantidade de amônia absorvida e a eficiência de utilização de N para a síntese de proteína microbiana, pois é sabido que a síntese de proteína microbiana é diretamente dependente de fonte de energia, principalmente carboidratos. Reynolds e Huntington (1988) infundiram amido direto no rúmen em novilhos de corte em crescimento, consumindo dietas com 11% de PB e observaram maior remoção da ureia reciclada para o trato digestivo e tendência de maior absorção de aminoácidos com a inclusão crescente de amido. Reynolds e Kristensen (2008) relataram que a infusão de propionato no rúmen de novilhos de corte resultou em aumento na absorção de 25.

(26) aminoácidos pela veia porta, possivelmente pela maior produção de proteína microbiana no rúmen. Uma maior taxa de entrada de ureia oriunda da reciclagem para o rúmen, devido ao aumento de fonte de energia nele disponível, foi observado. Já em ovinos, a infusão abomasal de propionato aumentou o balanço de N, ou seja, menos N foi excretado via fezes e urina. O mecanismo para esta resposta não está claro, pois o propionato pode inibir a ureagênese hepática in vitro (RATTENBURY; JEACOCK; SHEPHERD, 1980), porém, alguns trabalhos mostram que in vivo isso não ocorre (KIM et al., 1999; REYNOLDS; KRISTENSEN, 2008). Os mecanismos pelo qual a ureia é reciclada para o trato digestivo ainda não estão totalmente esclarecidos (LAPIERRE; LOBLEY, 2001). No processo de reciclagem de N, o rúmen é o órgão mais ativo, em termos de taxa de entrada de N-ureico, e no qual a maioria da conversão de amônia em produtos microbianos irá ocorrer. A infusão abomasal e ruminal de propionato em ovinos aumentou a taxa de entrada de ureia para todo o trato digestivo e a conversão de proteína microbiana também foi aumentada (KIM et al., 1999). Rémond et al. (1993) relataram a importância das ureases microbianas sobre a taxa de transferência de ureia para o rúmen e o positivo efeito da fermentação de carboidrato na atividade desta enzima microbiana. A inclusão de amido no rúmen proporcionou maior atividade das ureases microbianas presentes na parede ruminal. Essa importância foi relatada também por Huntington (1989), quando avaliou o efeito de carboidrato, do tipo e da quantidade de proteína na taxa de entrada de ureia em novilhos em crescimento. Dieta com 12% PB e alto amido 26.

(27) aumentou a quantidade de ureia transferida diretamente para o rúmen, quando comparada a uma dieta de alto concentrado com 17% PB e feno de alfafa. Manipulações dietéticas, empregadas no intuito de explorar esse mecanismo de reciclagem, podem ser úteis, pois as recomendações que têm sido adotadas quanto à utilização de NNP pela indústria de alimentos para vacas leiteiras são expressos em limites máximos ao redor de 27% do N total da dieta, 3% do concentrado separado da forragem e 1% da MS em dieta total. No entanto, estas recomendações são para animais com produção de leite inferior a 20 kg. A necessidade de obter novas recomendações é pertinente, devido ao maior potencial produtivo de rebanhos modernos e à adoção de novas misturas dietéticas, como, por exemplo, dieta total, que permite um sincronismo maior entre carboidratos e proteína. Além disso, o desenvolvimento de processos industriais, no intuito de reduzir a velocidade de degradação da ureia no rúmen (HARRISON; TRICARICO; DAWSON, 2006; TAYLOR et al., 2008) também comporta a ideia de reavaliação quanto ao uso de fontes de NNP na alimentação de vacas leiteiras. Isso porque, na maioria das vezes, quando ocorre substituição parcial de farelo de soja por fontes de NNP, o espaço criado na formulação é preenchido com fontes de carboidratos que podem contribuir para o aumento na síntese de proteína microbiana. 2.3.3. Concentrações de amônia para a maximização da síntese de proteína microbiana. 27.

(28) O rúmen é um complexo ambiente habitado por diferentes espécies de bactérias, cada uma com sua particularidade, em termos de requerimentos de nutrientes e metabolismo (OWENS; BERGEN, 1983). As bactérias podem utilizar carboidratos (CHOs) e proteínas como fontes de energia. Apesar de CHOs serem a principal fonte de energia para as bactérias, eles também podem ser utilizados como esqueletos de carbono para síntese de proteína microbiana em combinação com a amônia, que é um intermediário neste processo de síntese. A síntese microbiana depende tanto da quantidade adequada quanto do tipo de fermentação dessas fontes de CHOs e de concentrações de amônia ideais para maximizar o crescimento microbiano (BACH; CALSAMIGLIA; STERN, 2005). Outros relatos demonstram que fontes de CHOs prontamente fermentáveis, como amido, são mais efetivas do que a celulose, a sacarose e a pectina em promover crescimento microbiano (HALL; HEREJK, 2001; STERN; HOOVER, 1979). Hall e Herejek (2001) demonstraram, in vitro, que a produção total de proteína microbiana foi maior na presença do amido do que a sacarose e a pectina. A sacarose e pectina produziram em torno de 12% a 14% a menos de proteína microbiana, comparados com a fonte de amido. Entretanto, nas primeiras 6 horas de incubação, a quantidade de produção de proteína microbiana foi maior para a pectina e a sacarose do que para o amido. A resposta para a maior produção de proteína microbiana com o amido está relacionada ao balanço de massas. A glicose do amido tem 180 g por mol e 6 carbonos disponíveis; já a pectina tem 203 g por mol de ácido galacturônico e 6,6 carbonos, porém, o grupo metil da pectina é quebrado e transformado em metanol. O número de carbonos disponíveis 28.

(29) para o processo anabólico de produtos é maior no amido que na pectina, ou seja, o número de carbonos por peso molecular é maior no amido. No entanto, a relação ótima de CHOs, principalmente carboidratos não fibrosos (CNF) e N amoniacal, ainda não tem sido determinada. Além disso, a concentração de amônia no rúmen é dependente do catabolismo de proteínas, peptídeos, aminoácidos e NNP de origem alimentar ou endógena e também do anabolismo microbiano que sintetiza aminoácidos e proteína a partir da amônia. A concentração ótima de amônia no rúmen deve ser a menor quantidade necessária para não deprimir a síntese microbiana e a degradabilidade de carboidratos. Na literatura, as concentrações ruminais de N amoniacal consideradas ideais para suportar a máxima síntese microbiana e a máxima taxa de fermentação ruminal variam entre 2 a 13 mg/dL e 3 a 25 mg/dL, respectivamente (BACH; CALSAMIGLIA; STERN, 2005; SATTER; SLYTER, 1974). Satter e Slyter (1974) relataram que, em concentrações ruminais de N amoniacal maiores que 2 a 5 mg/dL, não deve ocorrer ganho adicional na produção de proteína microbiana quanto à suplementação com NNP. Porém, de acordo com Soest (1994), o nível ótimo de concentração de amônia ruminal seria 10 mg/dL, com possibilidade de ganhos na síntese microbiana, quando adotadas maiores concentrações de amônia. Boucher et al. (2007) relataram que concentrações ruminais de amônia deveriam ficar entre 11 e 13 mg/dL, para a máxima síntese e eficiência microbiana, respectivamente. Para alguns pesquisadores, é difícil estabelecer um número fixo de concentração de amônia ruminal para a maximização da síntese microbiana e de captação de amônia pelas bactérias ruminais. Estes 29.

(30) valores de concentração de amônia são dependentes de esqueletos de carbono disponíveis da fermentação de CHOs e do tipo de CHOs (SOEST, 1994). Odle e Schaefer (1987) observaram que a concentração de NH3 requerida para a degradação da cevada foi maior, comparada com a do milho. Estudos in vitro (HENNING; STEYN; MEISSNER, 1991; STERN et al., 1978) e in vivo (CAMERON et al., 1991) demonstraram que o aumento da quantidade de CHOs altamente fermentáveis no rúmen diminuiu a concentração de N amoniacal, devido a uma maior absorção do N para crescimento bacteriano. Entretanto, estes dados de concentrações ruminais de amônia são frequentemente. discutidos,. pois. experimentos. conduzidos. em. fermentadores contínuos, para avaliar esta concentração ótima, não permitem a reciclagem da amônia, a absorção dos ácidos graxos voláteis e a manutenção constante da fermentação pela infusão do tampão e da ureia, diferentemente das condições in vivo. Além disso, o total de proteína no efluente, mensurado pela técnica de precipitação proteica em ácido tungstênio, não permite a distinção entre proteína microbiana e proteína alimentar (BRODERICK et al., 2009). 2.3.4. Proteína degradável e carboidratos na síntese de microbiana. Encontrar diretrizes ou valores da concentração ideal de N e de CHOs, para atender às necessidades ruminais e maximizar a síntese de proteína microbiana, é bastante difícil, como mencionado anteriormente. Do ponto de vista prático, os modelos nutricionais estimam valores que são úteis e simples de serem utilizados, empregando-se os requerimentos 30.

(31) adequados de PDR e balanceamento de carboidratos. Hoover e Stern (1991) sugeriram que, em pH controlado, utilizando fermentadores contínuos, o máximo de crescimento microbiano é alcançado, em média, com a relação CNF:PDR de 2:1. O NRC (1989) sugere um valor de 10,4% de PDR como a concentração mínima necessária para o crescimento microbiano em dietas para vacas de alta produção. Já Boucher et al. (2007) observaram que, para máxima resposta, o fluxo de proteína microbiana e a eficiência de síntese de proteína microbiana devem ser de 10,8% e 10,0% de PDR na MS, respectivamente. Na versão mais recente do NRC (2001), o fluxo de proteína microbiana é predito a partir do consumo de MOD no trato digestivo total ou de nutrientes digestíveis totais (NDT). A produção de proteína microbiana (PPM) pode ser calculada a partir do consumo de NDT, em que o valor de PPM será igual a 130 g/kg de consumo de NDT. A partir disso, definimos que a exigência de PDR é dada pela formula PDR=1,18 x PPM, sendo 1,18 a relação entre PDR e N microbiano, assumindo zero de balanço ruminal de N. Por outro lado, quando o balanço ruminal de N é positivo, a PDR está em excesso ao N capturado pelos microorganismos. E diferentemente, em balanço negativo, ocorre ganho líquido de N via reciclagem de N dos tecidos para o rúmen. Assim, em balanço positivo, tem-se que PPM é igual a 0,130 vezes o teor de NDT e, em balanço negativo, PPM é igual a 0,85 vezes o consumo de PDR. O modelo assume uma eficiência de captura de PDR por microrganismos do rúmen como sendo de 85%.. 31.

(32) Outro aspecto discutido é balancear dietas procurando proporcionar um sincronismo entre CHOs e proteína, para maximizar a produção microbiana. O termo de sincronismo no rúmen refere-se à degradação simultânea de energia e N produzido por substrato requerido para o crescimento microbiano (REYNOLDS; KRISTENSEN, 2008). O efeito benéfico desta sincronização pode ser um possível caminho para melhorar a eficiência de utilização de N no rúmen. Acredita-se que o sincronismo entre diferentes fontes de CHO e concentrações de NH3 seja o grande determinante da síntese de proteína microbiana. Existe uma relação direta entre matéria orgânica digestível (MOD) no rúmen e o fluxo de N bacteriano (r²=0,59). Modelos assumem que a síntese de proteína microbiana é, em média, de 20 g/100g de MOD. Entretanto, Cabrita et al. (2006) revisaram um grande número de trabalhos com vacas leiteiras e não observaram um efeito positivo de sincronismo entre fermentação de carboidrato e utilização de NH3 para fornecimento de proteína microbiana disponível para esses animais. A extensa e contínua reciclagem de N para o rúmen e fornecimento de N amoniacal para as bactérias presentes no rúmen podem superar esse curto período de assincronismo (REYNOLDS; KRISTENSEN, 2008). Além de suprimentos adequados de CHOs altamente fermentáveis no rúmen e N oriundo da PDR, outros fatores, nutricionais ou não, como pH e taxa de passagem, também desempenham um importante papel na síntese de proteína microbiana. A atividade proteolítica tem pH ótimo entre 5,5 a 7,0 (SOEST, 1994) e existe correlação positiva entre a taxa de passagem da digesta e a eficiência de crescimento microbiano (RUSSEL, 1992). 32.

(33) Saint-Pierre et al. (2001) fizeram uma meta-análise de 187 trabalhos in vivo e concluíram que a relação negativa entre pH e fluxo microbiano é consequência do aumento do fornecimento de CHOs altamente fermentáveis para atender às necessidades de vacas de alta produção. Alguns aspectos, como nível de ingestão, proporção de forragem na dieta e tamanho de partícula, podem provocar alterações na taxa de passagem ruminal, afetando a fermentação ruminal e o crescimento bacteriano. A relação positiva entre a taxa de passagem e a eficiência de crescimento microbiano pode ser justificada pela diluição da mantença, a redução da autólise de bactérias e a fagocitose por protozoários, além da redução por inibição por produtos e da densidade celular. Devido a essas várias respostas obtidas na maximização de proteína microbiana, um bom indicador pode ser a avaliação da eficiência na síntese de proteína microbiana (EPM) (BACH; CALSAMIGLIA; STERN, 2005). Em uma revisão feita por Robinson (1996), a EPM (g de proteína microbiana/kg de ingestão de MS) diminuiu quando concentrações ruminais de N amoniacal foram de 11,0 mg/dL. Já Boucher et al. (2007) encontraram valores de queda na eficiência quando valores de N amoniacal atingiram 17,4 mg/dL. Estudos em fermentadores contínuos indicaram aumento na síntese e na EPM, quando ocorreu aumento na taxa de passagem (SCHADT et al., 1999; SHRIVER et al., 1986). Meng et al. (1999) relataram que o aumento na taxa de passagem de 0,025 a 0,20%/h in vitro representou um acréscimo de 2,2 vezes na EPM, enquanto, no fluxo de proteína microbiana, o aumento foi de 1,5 vezes. Estes autores ainda relataram que a digestibilidade da matéria orgânica caiu de 62,5% para 44% com o 33.

(34) aumento da taxa de passagem. Na revisão feita por Bach, Calsamiglia e Stern (2005), foi constatado que altas taxas de passagem selecionam espécies de bactérias com maiores taxas de crescimento e maior proporção de bactérias na fase exponencial de crescimento. Além disso, alta taxa de passagem permitiu menor lise de bactérias e menor predação de bactérias por protozoários (FIRKINS; WEISS; PIWONKA, 1992). Entretanto, Bach, Calsamiglia e Stern (2005) sugeriram que, com o aumento da taxa de passagem ruminal, a degradação da MOD poderá diminuir e menos energia disponível para o crescimento microbiano poderá ocorrer. Em geral, o fluxo de N está negativamente correlacionado com o pH ruminal, mas não há relação entre pH ruminal e EPM. Resultados encontrados em experimentos in vivo, muitas vezes, não se correlacionam aos valores in vitro. Este problema pode estar associado às mudanças na taxa de passagem in vivo, causando efeito nas outras variáveis e, assim, resultar em valores de EPM diferente daqueles encontrados em experimento in vitro (BACH; CALSAMIGLIA; STERN, 2005). 2.3.5. Eficiência na utilização de nitrogênio em vacas leiteiras. Apesar de respostas positivas em produção de leite serem relatadas quando dietas são fornecidas com altos teores de PB, em detrimento das de baixos teores, o custo econômico e o impacto ambiental devem ser levados em consideração. A determinação adequada dos requerimentos de proteína para vacas leiteiras é criticamente importante. 34.

(35) para maximizar a produção de leite e minimizar a entrada de N em dietas para vacas leiteiras. Ruminantes apresentam baixa eficiência na utilização de N. Cerca de 26% do N ingerido são secretados como N no leite (SANTOS et al., 2011) e perdas de N, na urina e nas fezes, superiores a 70% do ingerido, são comuns em vacas leiteiras (TAMMINGA, 1992). Este fato é preocupante quando são considerados os possíveis impactos negativos do N excretado no ambiente (ARRIAGA, 2009; SMITH; FROST, 2000). Além da excreção de N no ambiente e do aumento no custo da alimentação, o excesso de PB nas dietas, normalmente, está ligado à baixa eficiência do uso de outros nutrientes e da própria eficiência da utilização de N. Para cada grama de N excretado, são gastos 13,3 kcal de energia digestível (ED) (BRODERICK, 2003). Para se ter uma ideia, para uma vaca consumindo 23 kg de MS diário, um excesso de 1% de PB na dieta total representa 230 g/dia de ingestão de proteína, sendo perdidos 27,8 MJ de ED para excreção de N, quantidade de energia necessária para a produção de 2 kg de leite. Varias fazendas em torno do mundo trabalham com dietas nas quais a relação forragem e concentrado varia em torno de 65/35 a 30/70, com uma grande variedade de matérias-primas e eficiência alimentar variando de 1,5 a 1,8. Ao analisar a degradabilidade da PB de vários ingredientes utilizados para vacas leiteiras, uma meta-análise revelou valores médios de eficiência da utilização de N em torno de 22% e 24% (gramas de proteína do leite/gramas de proteína ingerida) (HUHTANEN; HRISTOV, 2009).. 35.

(36) Em muitas dietas para vacas de alta produção, a relação entre PDR/PNDR fica em torno de 62/38%. A quantidade de proteína bruta para a produção de 1 kg de leite varia em torno de 108 a 125 g. A partir disso, nosso objetivo tem sido alcançar a eficiência de utilização de N em torno de 30% e uma excreção de proteína no leite em torno de 95 a 105 g de proteína. Toda a cadeia láctea, bem como empresas de outros tipos de produção animal, tem sido identificada como contribuidores de poluição ambiental. Nos EUA e em grande parte da Europa há relatos de que as principais fontes de N excretado no ambiente são oriundas de fertilizantes e de esterco de vacas leiteiras (HOWARTH et al., 2002). O N excretado na urina representa mais do que a metade de todo o N excretado e é rapidamente convertido em amônia por ureases microbianas do meio (TAMMINGA, 1992). A amônia pode ser volatilizada para a atmosfera e, consequentemente, causar acidificação dos solos, poluição por nitratos em lençóis de água subterrânea e eutrofização dos rios, lagos e estuários (GALLOWAY, 2002). O mecanismo da amônia é a simples conversão em nitrato (NO3N) que pode lixiviar para águas subterrâneas ou em superfícies por meio do fornecimento de adubos para plantas (TAMMINGA, 2002). Há preocupação em relação ao teor de N no estrume e seus efeitos negativos sobre esses ambientes, à medida que sai das fazendas, principalmente em sistemas intensivos, nos quais o volume de estrume é significativamente expressivo. O método de redução do excesso de N produzido nas fazendas leiteiras é pela manipulação de dietas, de modo que a proteína nestas dietas seja utilizada de forma mais eficiente, 36.

(37) reduzindo, assim, a perda de N (SPEARS; KOHN; YOUNG, 2003). A eficiência deste método pode vir a beneficiar o produtor, do ponto de vista ambiental, mas também melhorar a economia de toda a cadeia, ajudando os produtos a entrarem nas novas normas ambientais. 2.3.6. Avaliação do nitrogênio ureico no leite como diagnóstico ao uso de proteína. Dietas para vacas leiteiras com excesso de proteína em relação aos requerimentos aumentam a emissão de N no ambiente, conforme já ressaltado anteriormente (TAMINGA, 1992). Consequentemente, existe uma necessidade urgente no diagnóstico da proteína dietética e na monitoração da proteína oferecida, no intuito de melhorar a eficiência da utilização do N e diminuir os danos ao meio ambiente. O nitrogênio ureico no leite (NUL) tem sido frequentemente utilizado como ferramenta indicadora do aporte proteico da dieta, uma vez que conhecer valores do NUL pode ser uma diretriz para melhorar a eficiência da utilização do N, pois esta variável contabiliza todo o N presente no leite. Conhecer estes valores tem alta aplicabilidade, visto que, dificilmente, consegue mensurar o N nas fezes e na urina. O nitrogênio ureico no sangue (NUP) é o produto final do metabolismo de N em ruminantes e altas concentrações também são indicativas de uma utilização ineficiente do N dietético. No sangue, o N ureico estabelece um equilíbrio rapidamente com outros fluidos corporais, incluindo o leite, e isso pode explicar a alta relação entre NUP e o NUL, pois estas duas variáveis estão fortemente associadas (BRODERICK; CLAYTON, 1997; SANTOS et al., 2011). No entanto, NUP dificilmente 37.

(38) consegue ser medido rotineiramente, devido a dificuldades de amostragem e ao elevado custo. Além disso, o leite é facilmente recolhido e pode ser determinado com precisão para o teste de ureia ou NUL, seja em métodos enzimáticos ou físicos. O valor de NUL mensurado, seja no tanque ou em cada animal, pode ser utilizado como uma medida não invasiva para monitorar o nível de proteína dietética e da eficiência da utilização de N, mas também representa uma ferramenta prática e confiável para predizer N urinário excretado (BRODERICK; CLAYTON, 1997). Uma redução de 4 mg/dL de NUL implica na redução de N excretado de 77,5 g por vaca/dia (NOUSIAINEN; SHINGFIEL; HUHTANEN, 2004). Hojman et al. (2004) fizeram um levantamento em 42 rebanhos israelenses, no intuito de avaliarem relações entre NUL e variáveis nutricionais em vacas Holandesas sob sistema intensivo de produção. A média de NUL apresentada por vaca foi de 14,4 mg/dL, em rebanhos variando em torno de 6,9 e 21,5 mg/dL, com média de lactação de 10,412 kg, em 305 dias. Uma relação positiva foi encontrada entre NUL e produção de leite e porcentagem de gordura (P<0,01). O pico máximo de produção de leite (34,5 kg/dia) foi alcançado no grupo de animais com NUL médio maior que 16,90 mg/dL. Entretanto, uma relação negativa foi encontrada para porcentagem de proteína e contagem de células somáticas. Em um segundo levantamento, Hojman et al. (2004) associaram variáveis nutricionais adotadas nos rebanhos (ELl, PB, PDR, PNDR, FDN, FDN e CNF) com concentrações de NUL. Um total de 90 dietas distintas foi utilizado na análise de regressão, representando os 42 38.

(39) rebanhos avaliados. A produção de leite média nesta análise foi de 35,0 kg/dia por vaca e o NUL médio foi de 15,1 mg/dL. Entre as 90 dietas relatadas, 71 utilizavam fontes de NNP (ureia ou sulfato de amônia). As fontes de NNP, embora incorporadas às dietas em baixas quantidades (0,5% a 1,4% na MS), foram associadas com altos níveis de NUL (r2=0,11, P<0,01). Por outro lado, fontes alimentares, como aditivos alimentares, proteínas de origem animal, gordura, proteína de média degradabilidade ruminal e amido de alta degradabilidade ruminal, foram associadas com baixos níveis de NUL. Em relação às variáveis nutricionais, NUL foi positivamente associado igualmente com níveis de PB e PDR (r2=0,12, P<0,02) e teores de FDN na dieta (r2=0,07, P<0,01). Já as variáveis nutricionais que apresentaram relação negativa com NUL foram a relação CNF:PDR e CNF:PB (r2=0,16 e 0,13, respectivamente) e energia líquida ELl (r2=0,13, P<0,01). Um dado interessante relatado neste experimento foi que PNDR não apresentou nenhuma relação com NUL. Noisiainen et al. (2004), similarmente, avaliaram valores de NUL como diagnóstico de proteína dietética de vacas leiteiras, utilizando dados médios de 306 tratamentos de 50 trabalhos conduzidos na Finlândia. O teor de proteína médio das dietas foi de 16% na MS (variação de 11,1% a 24,9% na MS) e NUL médio de 13,3 mg/dL (variação de 5,8 a 27,0 mg/dL). As variáveis foram correlacionadas por meio de uma regressão, utilizando elementos fixos ou modelos mistos. A variável PB foi fortemente correlacionada com o NUL (R2=0,77). Além disso, foi relatado que, mantendo-se a PB constante, aumento na quantidade de FND da dieta foi fortemente associado com acréscimo no NUL 39.

(40) (inclinação de 0,007 mg/dL por 1 g/kg de MS de FDN), enquanto acréscimo na quantidade de CNF foi relacionado com decréscimo no NUL (inclinação de -0,007 mg/dL por 1 g/kg de MS de CNF). Estes autores ainda relataram que, quando o balanço de N foi zero, sem absorção líquida de amônia no rúmen, a estimativa de NUL ficaria em torno de 12 mg/dL. Analisando de forma diferente, a relação entre PB dietética e energia metabolizável (EM) da dieta foi correlacionada positivamente com valores de NUL (R2=0,94), enquanto uma correlação negativa entre NUL e eficiência da utilização do N para a síntese de proteína no leite foi observada. Para ambos os modelos, fixos e mistos, testados, a concentração de PB dietética foi a variável mais correlacionada como preditor do NUL, similarmente com os achados de Broderick e Clark (1997). Porém, em outros trabalhos já foi relatado que a relação PB da dieta e EM é o fator mais importante na predição de NUL. Como relatado nos trabalhos citados, a concentração de NUL é principalmente influenciada pela concentração de PB e PDR da dieta, porém, um aumento no excesso de PDR teve um efeito maior na concentração de NUL do que um aumento na PB dietética (NOUSIAINEN; SHINGFIEL; HUHTANEN, 2004). Kalscheur et al. (2006) avaliaram níveis crescentes de PDR aumentado por inclusão de ureia em dietas para vacas leiteiras. Os resultados mostraram que o NUL aumentou linearmente, de 9,5 para 16,4 mg/dL, quando PDR na dieta para vacas leiteiras passou de 6,8% a 11% na MS (P<0,001). Analisando do ponto de vista prático, definimos que cada grama de N absorvido derivado de AAs foi menos participativo na concentração do 40.

(41) NUL, comparado com a absorção de amônia no rúmen, em dietas com altos teores de PB. A contribuição da PDR é, aproximadamente, 50% mais participativa que ingestão de PNDR (DE-PETERS; FERGUSON, 1992). Além de avaliar o teor de PB na dieta, as mensurações de NUL também podem fornecer informações úteis sobre a utilização da PDR, visto que a correlação é alta e positiva (R2=0,78) (BRODERICK; CLARK, 1997). Essa avaliação sugere que, para dietas à base de silagem de capim, um valor de NUL de 11,7 mg/dL é suficiente para atender as necessidades de N para as bactérias ruminais (NOUSIAINEN; SHINGFIEL; HUHTANEN, 2004). Além disso, se for considerada a reciclagem de N no rúmen, uma concentração mais baixa de PDR pode atender aos requerimentos de N para as bactérias ruminais, porém, a dificuldade de mensurar a contribuição desta reciclagem de N ainda não está clara (LAPIERRE; LOBLEY, 2001). A relação quadrática entre NUL e produção de proteína no leite 2. (R =0,83, n=188 trabalhos), apresentada por Nousiainen, Shingfiel e Huhtanen (2004), indica que os aumentos de rendimentos de proteína poderiam ser esperados em resposta à alta qualidade de suplementos proteicos, além das concentrações de NUL em torno de 11,7 mg/dL. Respostas de ganho em produção podem ser atingidas com valores acima de 16 mg/dL, mas esse efeito positivo ocorre à custa de uma redução na eficiência de utilização de N (HOJMAN et al., 2004). A implicação é que o estabelecimento de valores recomendados para NUL é fortemente dependente de critérios que estão sendo considerados para a sua otimização, ou seja, recomendações para a 41.

(42) máxima produção de proteína no leite não coincidem, necessariamente, com valores considerados eficientes em relação às emissões ambientais de N e metabolismo reprodutivo de vacas de alta produção. Balancear a formulação da dieta no intuito de não exceder o requerimento de PDR para otimizar crescimento bacteriano, reduzir a excreção de N e melhorar a eficiência da utilização de N em vacas leiteiras é um grande desafio que deve ser buscado por nutricionistas e produtores de leite (KALSCHEUR et al., 2006). 2.3.7. Mecanismo de depressão de consumo causado por fontes de NNP. Pesquisadores têm mostrado que dietas ou concentrados com alta inclusão de ureia podem reduzir o consumo de vacas leiteiras por induzir queda na palatabilidade (HUBER; COOK, 1972; KERTZ et al., 1982). Huber e Cook (1972) testaram palatabilizantes, como melaço de cana e polpa de beterraba, em concentrados contendo alta inclusão de ureia (3,5% de ureia na MN) e observaram um aumento no consumo de concentrado em 5,6 kg/dia em vacas de corte. Em outro experimento, estes autores testaram a administração de ureia em diferentes locais, para avaliar o consumo de concentrado. Os tratamentos foram: controle, ureia oral, ureia infundida no rúmen e ureia infundida no abomaso. O consumo de concentrado foi menor quando ureia foi administrada via oral, 10,6 kg/dia (P<0,05), comparado com o observado em outros tratamentos que apresentaram consumo médio de 12,9 kg/dia. Esse achado reforça a ideia inicial de que alta inclusão de ureia em concentrados pode deprimir o consumo por baixa palatabilidade. 42.

(43) Entretanto, a redução de consumo por baixa palatabilidade da ureia pode não ser o mecanismo principal. Um possível mecanismo sistêmico responsável pela queda no consumo foi proposto por Wilson et al. (1975), que avaliaram o desempenho de vacas Holandesas em dietas com 1%, 1,65%, 2,3% e 3,0% de ureia na MN. O teor de ureia excedente a 1% foi infundido no rúmen três vezes ao dia, em solução aquosa 1:5. Os mesmos autores observaram correlação negativa e linear com o aumento do teor de ureia sobre o consumo de matéria seca. Os animais que receberam a dieta contendo 1% e 3,0% de ureia apresentaram consumo de matéria seca de 24,0 e 18,7 kg/dia, respectivamente. A adição de ureia em quantidade superior a 1% da dieta deprimiu o consumo, independente do método de fornecimento. Entretanto, a ureia infundida diretamente no rúmen deprimiu mais o consumo que a ingestão oral. Esses resultados observados sugerem que a infusão intrarruminal de ureia deprimiu mais o consumo quanto à incorporação da ureia diretamente à dieta, demonstrando que a palatabilidade não é o único mecanismo pelo qual a ureia pode induzir depressão no consumo. A possibilidade de ocorrência de um mecanismo sistêmico pode estar envolvida. Santos et al. (2011) avaliaram o desempenho de 18 vacas Holandesas, em um quadrado latino 3x3, com períodos de 21 dias. Os tratamentos foram substituição parcial de farelo de soja por ureia de liberação lenta ou ureia, ambos acrescidos de polpa cítrica e dieta controle. O teor de proteína bruta nas dietas foi de 15,5% na MS, sendo 1,5% oriundos de NNP. O uso de fontes de NNP reduziu o consumo diário de matéria seca em 0,8 kg (P=0,04), comparado com a dieta controle. Estes autores ainda observaram que a queda de consumo 43.

(44) induzida por NNP foi acompanhada por alteração no comportamento ingestivo. Nos animais que receberam ureia e ureia de liberação lenta foram observados maiores números de refeições matinais, comparados com o grupo controle (P<0,01) e tendência de queda no tempo da primeira ingestão foi observado apenas no tratamento com ureia. A hipótese de redução de consumo por baixa palatabilidade da ureia também pode não ter sido o mecanismo prevalente neste estudo, já que o teor dietético das fontes de NNP foi baixo, além do fato de a ureia ter sido administrada em dieta completa. O encapsulamento da fonte de ureia de liberação lenta seria outro fator desfavorável à argumentação de que fatores sensoriais estariam envolvidos quanto à resposta em consumo. Forero, Owens e Lusby (1980) utilizaram ureia de liberação lenta revestida por gordura em vacas de corte e observaram um aumento no consumo de concentrado de 200 g/dia, comparado com a ureia convencional. Estes autores concluíram que o fator sensorial negativo da ureia poderia ter sido perdido quando ureia foi revestida por gordura e isso ter proporcionado aumento no consumo. Kertz et al. (1982), durante uma sequência de experimentos, testaram o efeito da ureia em concentrados fornecidos no momento da ordenha, tanto na forma de pellets de ureia quanto na forma farelada, sobre o consumo de vacas em lactação. Esses autores demonstraram que o odor e o sabor da ureia não são uma explicação depressora de consumo, pois, quando a escolha foi entre duas rações contendo ureia, as vacas preferiram os pellets de ureia, nas quais sabor e odor foram mais evidentes, isto em um primeiro instante. No entanto, estes animais na alimentação subsequente o consumo foi evitado. Estes autores concluíram 44.

(45) que a amônia liberada e rapidamente absorvida no rúmen em momentos de pH próximos a 6,0 poderia favorecer a absorção da amônia não ionizada pela parede ruminal e causar intoxicação subletal em bovinos. Neste caso, a capacidade de ureagênese hepática poderia ser excedida, induzindo acúmulo de amônia no plasma e afetando o sistema nervoso, principalmente o local controlador da saciedade e isso pode ter causado um feedback negativo estabelecido pelos animais, que poderiam identificar a ração contendo alta inclusão de ureia na próxima refeição (SYMONDS; MATHER; COLLIS, 1981). Alguns mecanismos, além da baixa palatabilidade, também têm sido propostos para explicar o efeito depressor de NNP sobre o consumo. Segundo Visek (1968), a acidificação tóxica das células epiteliais pela rápida hidrólise da amônia pode reduzir o consumo de concentrados e diminuir a absorção de metabólitos intermediários. Uma explicação plausível seria uma possível danificação no tecido intestinal ou ruminal, ou uma desordem no metabolismo intermediário, em âmbito tecidual e alteração da motilidade ruminal (JUHÁSZ; SZEGEDEDI, 1983). Recentemente, Allen, Bradford e Oba (2009), em uma revisão, relataram que a queda de consumo ocasionada por dietas contendo altos níveis de NNP pode ser explicada, indiretamente, pela Teoria da Oxidação Hepática (Hepatic Oxidation Theory, ou HOT). Esta teoria parte da premissa de que o metabolismo hepático está envolvido no controle da ingestão de alimentos. Os produtos gerados pela oxidação de alguns substratos no metabolismo hepático podem afetar a ingestão de alimentos, alterando a refeição, tanto no tamanho como na frequência. Resultados de vários 45.

(46) trabalhos, principalmente com não ruminantes, comprovam que as refeições podem ser incentivadas por sinais realizados a partir do fígado para o cérebro através dos nervos vagos e que estes sinais são afetados pela oxidação de ácidos graxos voláteis (AGVs) e propionato (FORBES, 1992). A aplicação desta teoria para ruminantes apresenta alguns desafios, devido à particularidade da ocorrência de fermentação ruminal, ou seja, a interligação entre os ingredientes altera determinados produtos e, muitas vezes, o perfil das dietas de ruminantes difere das de não ruminantes pela presença de volumosos, subprodutos fibrosos e forragens. Porém, esta teoria tem mostrado ser o caminho para a explicação da queda de consumo em dietas com alta inclusão de NNP. O propionato e os ácidos graxos não estereficados (NEFA) são considerados os substratos primários extensivamente utilizados pelo fígado de ruminantes (AIELLO; ARMENTANO, 1987), que causam hipofagia em ruminantes (ALLEN, 2000). Quando o fluxo de propionato para o fígado ultrapassa a capacidade de gliconeogênese, o propionato, possivelmente, será oxidado (BRADFORD; ALLEN, 2007b). O propionato pode ser oxidado no ciclo do ácido tricarboxílico (AIELLO; ARMENTANO, 1987) ou estimular a oxidação de acetil-CoA derivado de outros metabólitos (ALLEN, 2000). A oxidação do propionato durante a ingestão aumenta o status energético hepático, gerando saldo positivo de ATP que, por meio de reações múltiplas, desencadeia um sinal de saciedade que cessa a sensação de fome, ocasionando a interrupção na refeição (ALLEN; BRADFORD; OBA, 2009) (Figura 1).. 46.